PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCION DE ALFA-CETO ACIDOS Y ESTERES DE LOS MISMOS.

Procedimiento para producir un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo en la que R es un grupo alquilo C1-C6 de cadena lineal o ramificada o fenilo o bencilo,

opcionalmente sustituido con uno o más grupos hidroxilo o carboxilo, comprendiendo dicho procedimiento: a) obtener un compuesto de fórmula (II) en la que R es como se ha definido anteriormente y R' es igual o diferente y representa H o un grupo alquilo C1-C3 de cadena lineal o ramificada, por carboxilación de un compuesto de fórmula (III) en la que R y R' son como se han definido anteriormente y X es Cl, Br o I; b) opcionalmente convertir el compuesto de fórmula (II) en un éster; c) oxidar el compuesto de fórmula (II) o el éster del mismo para obtener un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo; y d) si se obtuvo un éster del α-ceto ácido de fórmula (I) en la etapa c), opcionalmente convertir el éster en un α-ceto ácido

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de α-ceto ácidos y ésteres de los mismos, en particular a un procedimiento para producir 13C1-α-ceto ácidos y ésteres de los mismos, es decir α-ceto ácidos y ésteres de los mismos que están enriquecidos con 13C en el átomo C1 (átomo carboxilo). Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento para producir ácido pirúvico y ésteres del mismo, en particular 13C1-ácido pirúvico y ésteres del mismo.

Los α-ceto ácidos y derivados de los mismos juegan papeles importantes no sólo en la síntesis orgánica, sino también en productos naturales biológicamente activos. El ácido pirúvico y derivados del mismo, especialmente las sales de ácido pirúvico, es decir, piruvatos, son intermedios importantes hallados en la ruta del metabolismo de carbohidratos dentro del cuerpo vivo. Para obtener una compresión sobre esta ruta metabólica, puede usarse piruvato enriquecido con isótopos con 13C para detectar metabolitos generados en el cuerpo vivo mediante RMN 13C.

Además, puede usarse 13C-piruvato hiperpolarizado como agente de formación de imágenes por resonancia magnética (RM) (IRM) para estudio por RM in vivo de procesos metabólicos en el cuerpo humano. El término “hiperpolarizado” denota una polarización nuclear mejorada de los núcleos 13C presentes en la molécula de piruvato. Tras la mejora de la polarización nuclear de los núcleos de 13C, la diferencia de población entre los estados de espín nuclear excitado y en reposo de estos núcleos aumenta significativamente y de ese modo la intensidad de señal de RM se amplifica por un factor de cien y más. Cuando se usa un 13C-piruvato hiperpolarizado, esencialmente no habrá interferencia de señales de fondo puesto que la abundancia natural de 13C es insignificante y así pues el contraste de imagen será ventajosamente alto. El 13C-piruvato hiperpolarizado puede usarse, por ejemplo, como un agente de formación de imágenes por RM para la formación de imágenes de tumores in vivo como se describe con detalle en el documento WO-A-2006/011810 y en el documento WO-A2006/011809, y para evaluar la viabilidad de tejido miocárdico mediante formación de imágenes por RM como se describe con detalle en el documento WO-A-2006/054903. El 13Cpiruvato hiperpolarizado se produce, por ejemplo, por polarización nuclear dinámica (PND) de

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C-ácido pirúvico con posterior conversión en C-piruvato o mediante el uso directo de Cpiruvato en el procedimiento de PND. La producción de 13C-piruvato hiperpolarizado se describe con detalle en el documento WO-A-2006/011809.

En el cuerpo, el piruvato se convierte (metaboliza) en diferentes compuestos: su transaminación da como resultado alanina, mediante descarboxilación oxidativa, el piruvato se convierte en acetil-CoA y dióxido de carbono (que adicionalmente se convierte en bicarbonato),

la reducción de piruvato da como resultado lactato y su carboxilación, oxolacetato.

El 13C-piruvato hiperpolarizado, es decir, piruvato que está enriquecido con isótopos en el átomo C1 (átomo carboxilo) es de máximo interés para usarlo como agente de formación de imágenes por RM puesto que tiene una relajación T1 larga en sangre humana completa (42 s. a 37ºC), lo que permite controlar a tiempo real y detectar por RM su conversión a 13C-lactato hiperpolarizado, 13C-bicarbonato hiperpolarizado y 13C-alanina hiperpolarizada.

Se conocen varios procedimientos para la producción de ácido pirúvico en la técnica que pueden dividirse extensamente en procedimientos que implican el uso de microorganismos

o enzimas y síntesis química.

Un ejemplo de un procedimiento basado en enzimas para la producción de ácido pirúvico es la oxidación enzimática de ácido láctico, como se describe, por ejemplo, en el documento WO-A-95/00656. Con frecuencia, la oxidación enzimática da como resultado productos secundarios a medida que se produce peróxido de hidrógeno durante dicha oxidación enzimática. Además, una ampliación de procesos enzimáticos a un nivel de procedimiento industrial es, con frecuencia, problemática o imposible. Se describen ejemplos de procedimientos que implican el uso de microorganismos para la producción de ácido pirúvico, por ejemplo, en el documento EP-A-313 850. Una desventaja de estos procedimientos de producción microbiológica es que, con frecuencia, es difícil y consume tiempo separar, aislar y purificar el ácido pirúvico de las mezclas de reacción complejas, por ejemplo, formar caldos de fermentación complejos.

Los ejemplos de síntesis química para la producción de ácido pirúvico se basan ampliamente en la oxidación de diversos materiales de partida, tales como propilenglicol (como se describe en el documento EP-A-337 246), hidroxiacetona (descrito en el documento US-A-4 247 716) o ácido láctico (véase por ejemplo el documento JP-A-8183753). Sin embargo, para la producción de 14C-o 13C-ácido pirúvico, se prefiere bastante el uso de un material de partida enriquecido con isótopos disponible en el mercado o un material de partida enriquecido con isótopos que puede obtenerse mediante una síntesis química sencilla.

S. Anker, J. Biol. Chem 176, 1948, 133-1335 describe la síntesis de ácido pirúvico enriquecido con 2-14C que se obtiene mediante el uso para sintetizar 1-14C-acetato de potasio a partir de carbonato de bario enriquecido con 14C, convertirlo en 1-14C-bromuro de acetilo y posteriormente hacerlo reaccionar con cianuro cuproso para dar 1-14C-cianuro de acetilo. El cianuro de acetilo reacciona con 2-14C-piruvamida, que después se hidroliza para dar 2-14Cácido pirúvico. El uso de cianuro cuproso enriquecido con isótopos y bromuro de acetilo permite la síntesis de un ácido pirúvico que está enriquecido con isótopos en el átomo C1; sin embargo, el uso de cianuros tóxicos limita la aplicación de este procedimiento para la síntesis de baja escala de ácido pirúvico marcado con C1/C2.

Sorprendentemente, los inventores han descubierto ahora un procedimiento para producir ácido pirúvico y ácido pirúvico que está enriquecido con 13C en el átomo C1 con excelente pureza y alto rendimiento. Dicho procedimiento es generalmente útil para producir αceto ácidos y ésteres de los mismos, en particular α-ceto ácidos y ésteres de los mismos que están enriquecidos con 13C en el átomo C1.

Por lo tanto, la invención proporciona un procedimiento para producir un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo

**(Ver fórmula)**

10 en la que R es un grupo alquilo C1-C6 de cadena lineal o ramificada o fenilo o bencilo, opcionalmente sustituido con uno o más grupos hidroxilo o carboxilo, comprendiendo dicho procedimiento: a) obtener un compuesto de fórmula (II)

**(Ver fórmula)**

en la que R es como se ha definido anteriormente y R' es igual o diferente y representa H o alquilo C1-C3 de cadena lineal o ramificada, por carboxilación de un compuesto de fórmula (III)

**(Ver fórmula)**

en la que R y R' son como se han definido anteriormente y X es Cl, Br o I; b) opcionalmente convertir el compuesto de fórmula (II) en un éster; c) oxidar el compuesto de fórmula (II) o el éster del mismo para obtener un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo; y d) si se obtuvo un éster del α-ceto ácido de fórmula (I) en la etapa c), opcionalmente convertir el éster en un α-ceto ácido. El término "carboxilación" representa una reacción química en la que un grupo ácido carboxílico se introduce en un sustrato. En el procedimiento de la invención, dicho sustrato es un compuesto de fórmula (III).

El α-ceto ácido de fórmula (I) puede obtenerse por el procedimiento de la invención en forma del ácido libre o en forma de una sal. A modo de ejemplo, el procedimiento de la invención puede usarse para producir ácido pirúvico y dicho ácido pirúvico puede obtenerse en forma del ácido libre o en forma de una sal, es decir, un piruvato, por ejemplo, un piruvato sódico. La forma que se obtenga dependerá del procedimiento de tratamiento del producto de reacción en bruto obtenido en la etapa c) y dichos procedimientos de tratamiento se analizarán más adelante en la solicitud. En lo sucesivo en el presente documento, y a menos que se indique otra cosa, el término "α-ceto ácido" representa el α-ceto ácido libre y sales del α-ceto ácido. Por lo tanto, a modo de ejemplo, el término "ácido...

1. Procedimiento para producir un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo

**(Ver fórmula)**

en la que R es un grupo alquilo C1-C6 de cadena lineal o ramificada o fenilo o bencilo, opcionalmente sustituido con uno o más grupos hidroxilo o carboxilo, comprendiendo dicho procedimiento:

a) obtener un compuesto de fórmula (II)

**(Ver fórmula)**

en la que R es como se ha definido anteriormente y R' es igual o diferente y representa H o un grupo alquilo C1-C3 de cadena lineal o ramificada, por carboxilación de un compuesto de fórmula (III)

**(Ver fórmula)**

en la que R y R' son como se han definido anteriormente y X es Cl, Br o I; b) opcionalmente convertir el compuesto de fórmula (II) en un éster; c) oxidar el compuesto de fórmula (II) o el éster del mismo para obtener un α-ceto ácido de fórmula (I) o un éster del mismo; y d) si se obtuvo un éster del α-ceto ácido de fórmula (I) en la etapa c), opcionalmente convertir el éster en un α-ceto ácido.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que R' es igual y representa H o en el que R' es diferente y representa H y metilo.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2 en el que R es metilo, etilo, n25 propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, terc-butilo, fenilo, bencilo, CH2-COOH, CH2-CH2-COOH, CH2-(CH2)2-COOH, CH2-(CH2)3-COOH o CHOH-(CHOH)2-CH2OH.

4. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3 en el que la carboxilación en la

etapa a) se realiza por litiación del compuesto de fórmula (III) con un reactivo de organolitio y 5 posterior reacción con CO2.

5. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3 en el que la carboxilación en la etapa a) se realiza generando un reactivo de Grignard a partir del compuesto de fórmula (III) y magnesio y posterior reacción de dicho reactivo de Grignard con CO2.

6. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5 en el que la oxidación en la etapa c) se realiza por ozonólisis.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la producción de ácido pirúvico o

10 un éster del mismo, comprendiendo dicho procedimiento: a) obtener un compuesto de fórmula (II)

**(Ver fórmula)**

en la que R' es igual o diferente y representa H o un grupo alquilo C1-C3 de cadena lineal o ramificada por carboxilación de un compuesto de fórmula (III)

**(Ver fórmula)**

en la que R' es como se ha definido anteriormente y X se selecciona entre Cl, Br o I b) opcionalmente convertir el compuesto de fórmula (II) en un éster; c) oxidar el compuesto de fórmula (II) o el éster del mismo para obtener ácido pirúvico o el éster del mismo; y d) si se obtuvo un éster de ácido pirúvico en la etapa c), opcionalmente convertir el éster en ácido pirúvico.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la carboxilación en la etapa a) se realiza por litiación del compuesto de fórmula (III) con un reactivo de organolitio y

posterior reacción con CO2.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la carboxilación en la etapa

a) se realiza generando un reactivo de Grignard a partir del compuesto de fórmula (III) y 5 magnesio y posterior reacción de dicho reactivo de Grignard con CO2.

10. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 9 en el que la oxidación en la etapa c) se realiza por ozonólisis.

11. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6 en el que el α-ceto ácido de fórmula (I) o el éster del mismo producido por el procedimiento es un 13C1-α-ceto ácido o un éster del mismo.

12. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 10 en el que el ácido pirúvico o 15 éster del mismo producido por el procedimiento es 13C1-ácido pirúvico o un éster del mismo.

13. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 10 y 11 en el que la carboxilación en la etapa a) se realiza por litiación del compuesto de fórmula (III) con un reactivo de organolitio y posterior reacción con 13CO2.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 y 11 en el que la carboxilación en la etapa a) se realiza generando un reactivo de Grignard a partir del compuesto de fórmula (III) y magnesio y posterior reacción de dicho reactivo de Grignard con 13CO2.